DE10332606A1 - Microwave heating with self-induced mode swirling for a particle trap - Google Patents

Microwave heating with self-induced mode swirling for a particle trap Download PDF

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Abstract

Ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Einleiten einer Regenerierung in einer Partikelfalle, umfassend die Schritte des Anordnens eines Mikrowellen absorbierenden Materials mit selbst bewirkter Modenverwirbelung in der Partikelfalle in Bereichen, in welchen sich Partikel ansammeln, Erzeugen von Mikrowellen, Absorbieren von Mikrowellen mit dem Mikrowellen absorbierenden Material und Steuern der Mikrowellen, um eine Verbrennung von Partikeln einzuleiten.A method and apparatus for initiating regeneration in a particle trap, comprising the steps of arranging a microwave absorbing material with self-induced mode swirling in the particle trap in areas in which particles accumulate, generating microwaves, absorbing microwaves with the microwave absorbing material and controlling the microwaves to initiate particle combustion.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Diesel-Partikelfalle. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Regenerieren einer Diesel-Partikelfalle unter Verwendung von Mikrowellenstrahlung und Materialien mit selbst bewirkten Modenverwirbelungseigenschaften. The present invention relates to a diesel particle trap. In particular, the present invention relates a method and an apparatus for regenerating a diesel particle trap using microwave radiation and materials with self caused mode swirling properties.

Verschärfte gesetzliche Bestimmungen haben die zulässigen Werte für Partikel gesenkt, die von Dieselmotoren erzeugt werden dürfen. Die Partikel können im Allgemeinen als Ruß charakterisiert werden, der von Partikelfiltern oder -fallen eingefangen wird. Gegenwärtige Partikelfilter oder -fallen enthalten ein Trennmedium mit winzigen Poren, welche die Partikel einfangen. Während sich das eingefangene Material in der Partikelfalle ansammelt, steigt der Widerstand gegen eine Strömung durch die Partikelfalle, wodurch ein Staudruck entsteht. Die Partikelfalle muss dann regeneriert werden, um die Partikel/den Ruß in der Partikelfalle zu verbrennen, so dass der Staudruck verringert und ein Abgasstrom durch die Partikelfalle möglich wird. Frühere Praktiken zum Regenerieren einer Partikelfalle verwendeten eine Energiequelle, wie zum Beispiel einen Brenner oder eine Elektroheizung, um eine Verbrennung in den Partikeln zu erzeugen. Die Partikelverbrennung in einer Diesel-Partikelfalle durch diese früheren Praktiken hat sich als schwierig zu steuern erwiesen und kann zu einem übermäßigen Temperaturanstieg führen. Stricter legal regulations have the permissible Values for Reduced particles that may be produced by diesel engines. The Particles can are generally characterized as soot, which is caught by particle filters or traps. Current particle filter or traps contain a separation medium with tiny pores, which the Capture particles. While If the captured material accumulates in the particle trap, it increases Resistance to a current through the particle trap, which creates a dynamic pressure. The particle trap must then be regenerated to remove the particles / soot in the Burn particle trap so that back pressure is reduced and an exhaust gas flow through the particle trap becomes possible. Past practices used an energy source to regenerate a particle trap, such as a burner or an electric heater to make one To generate combustion in the particles. The particle combustion in a diesel particulate trap through these previous practices has proven to be difficult to control and can lead to excessive temperature rise.

Gegenwärtig werden herkömmliche Mikrowellen und Mikrowellenstrahlung in zahlreichen Umgebungen, einschließlich herkömmlicher Mikrowellenöfen, verwendet. Die Erwärmung durch einen Mikrowellenofen kann mit einem Nicht-Resonanzhohlraum erfolgen, der nicht mit der Absicht, bestimmte Mikrowellenmodenmuster zu erregen, konstruiert ist. Die Feldverteilung innerhalb des Nicht-Resonanzhohlraumes weist natürlich stehende Wellen auf, so dass die Mikrowellenleistungsabsorption in einem Material, das den Mikrowellen ausgesetzt ist, ungleichförmig ist. Ähnliche Probleme bestehen auch bei der Verwendung von Mikrowellen zur Erwärmung einer Partikelfalle in einem Kraftfahrzeug. Nur Teile einer Mikrowellen-Partikelfalle können durch Bestrahlung mit Mikrowellen erwärmt werden, was eine thermisches Durchgehen bzw. Fortlaufen und eine weniger als zufriedenstellende Verbrennung von Partikeln in der Partikelfalle zur Folge hat. Diese ungleichförmige Erwärmung kann durch die Verwendung mehrerer Mikrowellenfrequenzen und/oder der Modenverwirbelung minimiert werden, wobei mechanische Systeme, wie Gebläseflügel, verwendet werden, um ein stehendes Wellenmuster zu veranlassen, sich im Laufe der Zeit in dem Hohlraum zu ändern. Die mechanische Modenverwirbelung und die Verwendung mehrerer Mikrowellenfrequenzen stellen für Mikrowellenheizungsanwendungen in Kraftfahrzeugen keine praktischen Lösungen dar. Currently conventional ones are becoming Microwaves and microwave radiation in numerous environments, including conventional microwave ovens, used. The warming through a microwave oven with a non-resonant cavity done with no intention of making certain microwave mode patterns to excite is constructed. The field distribution within the non-resonant cavity points of course standing waves so that the microwave power absorption in a material exposed to microwaves is non-uniform. Similar Problems also exist when using microwaves to heat one Particle trap in a motor vehicle. Only parts of a microwave particle trap can be heated by radiation with microwaves, which is a thermal Run or run and a less than satisfactory one Combustion of particles in the particle trap. This nonuniform warming can by using multiple microwave frequencies and / or mode eddies are minimized, with mechanical systems, like fan blades to cause a standing wave pattern to move in the course to change the time in the cavity. Mechanical mode swirling and the use of multiple microwave frequencies ask for Automotive microwave heating applications are not practical solutions represents.

Die vorliegende Erfindung ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Regenerieren einer Diesel-Partikelfalle eines Kraftfahrzeuges unter Verwendung von Mikrowellenenergie. Die vorliegende Erfindung ermöglicht die Absorption von Mikrowellen an ausgewählten Stellen in einer Partikelfalle, wie zum Beispiel nahe eines Einlasskanals oder Endstopfens einer Partikelfalle, um die Regenerierung einzuleiten und eine Partikelansammlung zu entfernen. Durch das Absorbieren von Mikrowellen an ausgewählten Stellen löst eine relativ geringe Energiemenge die Partikel verbrennung aus, welche die Partikelfalle regeneriert. Die Wärmeabgabe von der Verbrennung einer kleinen Partikelmenge wird verstärkt, um eine große Anzahl von Partikeln zu verbrennen. The present invention is a Method and device for regenerating a diesel particle trap of a motor vehicle using microwave energy. The present invention enables the absorption of microwaves at selected points in a particle trap, such as near an inlet duct or end plug Particle trap to initiate regeneration and particle accumulation to remove. By absorbing microwaves at selected points solves one relatively small amount of energy from the particle combustion, which the particle trap regenerates. The heat given off by the combustion of a small amount of particles is amplified to be a big one Burn number of particles.

Die vorliegende Erfindung verwendet des Weiteren die selbst bewikte Modenverwirbelung ("Self-Mode-Stirring" = SMS). Für ein besseres Verständnis des SMS-Konzeptes wird in den folgenden Beispielen eine Analyse der Mikrowellenfortpflanzung beschrieben. The present invention uses furthermore the self-conscious fashion swirling ("Self-Mode-Stirring" = SMS). For a better understanding The SMS concept is analyzed in the following examples described the microwave propagation.

Die Fortpflanzung der elektrischen (Ex) und magnetischen (Hy) Komponenten einer Mikrowelle kann durch die folgenden Gleichungen beschrieben werden: Ex = E0eiωte-yz (1a) Hy = H0eiωte-yz (1b) wobei E0 gleich der Amplitude des elektrischen Feldes ist, H0 gleich der Amplitude des Magnetfeldes ist, ω die Winkelfrequenz darstellt, t die Zeit ist, γ die Dämpfung der elektromagnetischen Welle darstellt, während sie sich durch eine Probe fortpflanzt, und z die Position einer Welle entlang der Fortpflanzungsrichtung ist. Die Abschwächung, die durch den Parameter γ erzeugt wird, wird mit den komplexen Materialwerten für die Permittivität (ε*) und Permeabilität (μ*) durch die folgende Gleichung in Zusammenhang gebracht: γ = iω(ε*μ*)½ (2) The propagation of the electrical (E x ) and magnetic (H y ) components of a microwave can be described by the following equations: e x = E 0 e iωt e- Y Z (1a) H y = H 0 e iωt e- Y Z (1b) where E 0 is the amplitude of the electric field, H 0 is the amplitude of the magnetic field, ω represents the angular frequency, t is the time, γ represents the attenuation of the electromagnetic wave as it travels through a sample, and z the position a wave along the direction of propagation. The attenuation generated by the parameter γ is related to the complex material values for permittivity (ε *) and permeability (μ *) by the following equation: γ = iω (ε * μ *) ½ (2)

Die komplexe Permittivität und Permeabilität stellen die dielektrische und magnetische Kopplung des Materials mit einfallender Mikrowellenenergie dar. Das Ausmaß der Mikrowellenabsorption und das Muster der Hohlraumresonanzen hängen von der Permittivität und Permeabilität ab. Die komplexe Permittivität und Permeabilität haben einen Realteil und einen Imaginärteil, wie in den folgenden Gleichungen dargestellt ist: ε = ε' + iε" 3(a) μ = μ' + iμ" 3(b) The complex permittivity and permeability represent the dielectric and magnetic coupling of the material with incident microwave energy. The extent of microwave absorption and the pattern of cavity resonances depend on the permittivity and permeability. The complex permittivity and permeability have a real part and an imaginary part, as shown in the following equations: ε = ε '+ iε "3 (a) μ = μ '+ iμ "3 (b)

Die Imaginärteile der Permittivität (ε") und Permeabilität (μ") sind für die Mikrowellenabsorption verantwortlich, die zu der Erwärmung eines Materials führt. Diese Imaginärteile sollten so groß wie möglich im Vergleich zu ihren Realteilen sein, um eine effektive Absorption und Erwärmung zu erzeugen. Die wichtige Zahl für ein Material in Bezug auf die Mikrowellenerwärmung ist ein einfaches Verhältnis des Imaginärteils zu dem Realteil der Permittivität und Permeabilität, bekannt als der Verlustfaktor. Durch die Wahl von Materialien, die relativ große Verlustfaktoren aufweisen, wird die Mikrowellenabsorption (im Vergleich zu Materialien mit kleinen Verlustfaktoren, wie Cordierit, das Material, aus dem eine Falle besteht) in einer Partikelfalle erhöht, die mit diesen Materialien mit großem Verlustfaktor beschichtet ist. Die elektrischen und magnetischen Verlustfaktoren, tan δe und δm, sind durch die folgenden Gleichungen beschrieben: tan δe = ε'/ε" 4(a) tan δm = μ'/μ" 4(b) The imaginary parts of permittivity (ε ") and permeability (μ") are responsible for the microwave absorption that leads to the heating of a material. These imaginary parts should be as large as possible compared to their real parts in order to produce effective absorption and heating. The important number for a material in relation to microwave heating is a simple ratio of the imaginary part to the real part of the permittivity and permeability, known as the loss factor. By choosing materials that have relatively large loss factors, microwave absorption (compared to materials with small loss factors, such as cordierite, the material from which a trap is made) is increased in a particle trap coated with these materials with large loss factor , The electrical and magnetic loss factors, tan δe and δm, are described by the following equations: tan δ e = ε '/ ε "4 (a) tan δm = μ '/ μ "4 (b)

Die vorliegende Erfindung enthält eine Partikelfalle, die in dem Abgasstrom eines Dieselmotors angeordnet ist. Die Partikelfalle enthält SMS-Mikrowellen absorbierende Materialien-, die so aufgebaut sind, dass sie Mikrowellen an ausgewählten Stellen in der Partikelfalle absorbieren. Eine Mikrowellenquelle kann betriebsbereit an einen Wellenleiter gekoppelt sein und ein Fokusring kann zum Lenken der Mikrowellen zu den Mikrowellen absorbierenden Materialien verwendet werden. Das Mikrowel len absorbierende Material erzeugt Wärme als Reaktion auf einfallende Mikrowellen, um Partikel zu zünden und zu verbrennen. Materialien, die im Wesentlichen für Mikrowellen durchlässig sind, werden vorzugsweise für die Grundkonstruktion der Partikelfalle und andere Flächen in der Partikelfalle verwendet, wo es ineffizient wäre, Mikrowellenenergie zu absorbieren. The present invention includes one Particle trap arranged in the exhaust gas stream of a diesel engine is. The particle trap contains SMS microwave absorbing materials - which are constructed that they selected microwaves on Absorb places in the particle trap. A microwave source can be operationally coupled to a waveguide and a Focus ring can be used to direct the microwaves to the microwaves absorbing Materials are used. The microwave absorbent material generates heat in response to incident microwaves to ignite and shut off particles burn. Materials that are essentially transparent to microwaves, are preferred for the basic construction of the particle trap and other surfaces in uses the particle trap where it would be inefficient to absorb microwave energy.

In der vorliegenden Erfindung ist die Abgabe von Mikrowellen an die Partikelfalle so gestaltet, dass die Mikrowellen auf das Mikrowellen absorbierende Material auftreffen. Durch strategische Anordnung der Mikrowellen absorbierenden Materialien können Mikrowellen effizient an den Stellen verwendet werden, wo sie am notwendigsten zur Einleitung der Partikelverbrennung benötigt werden. In the present invention dispenses microwaves to the particle trap so that the Impact microwaves on the microwave absorbing material. By strategically arranging the microwave absorbing materials can use microwaves used efficiently where it is most needed are required to initiate particle combustion.

Die Verwendung von Mikrowellen in der vorliegenden Erfindung ermöglicht ferner eine präzise Steuerung der Frequenz einer Partikelfalle-Regenerierung. Die vorliegende Erfindung kann eine Regenerierung auf der Basis von empirisch ermittelten Partikelfalle-Betriebsdaten festlegen und/oder einen Drucksensor zur Bestimmung verwenden, wann die Partikelfalle einer Regenerierung bedarf. The use of microwaves in of the present invention also precise control the frequency of particle trap regeneration. The present invention can base regeneration of empirically determined particle trap operating data and / or use a pressure sensor to determine when the particle trap needs regeneration.

Materialien, wie Mineralcordierit, werden zur Bildung der Grundstruktur einer Diesel-Partikelfalle verwendet. Cordierit hat keine ausreichend großen Verlustfaktoren, um eine Mikrowellenstrahlung effizient in der Regneierung von Partikelfallen zu verwenden. Cordierit hat einen relativ kleinen Verlustfaktor bei der herkömmlichen Magnetron-Mikrowellenfrequenz von 2,45 GHz und ändert sich geringfügig mit der Temperatur. Folglich neigen Cordierit-Partikelfallen dazu, für einfallende Mikrowellen praktisch durchlässig zu sein. Die vorliegende Erfindung enthält Materialien mit relativ hohen Verlustfaktoren, die auf die Innenflächen einer Partikelfalle aufgebracht sind. Die Beschichtungsmaterialien haben einen Verlustfaktor, der sich mit der Temperatur ändert, um unerwünschte statische heiße und kalte Bereich in der Partikelfalle zu entfernen. Da sich der Materialverlustfaktor mit der Temperatur ändert, ändert sich auch das Modenmuster in den Mikrowellenhohlräumen der Partikelfalle, wodurch eine selbst bewirkte Modenverwirbelung (SMS) erzeugt wird. Materials such as mineral cordierite, are used to form the basic structure of a diesel particle trap. Cordierite does not have large enough loss factors to get one Microwave radiation efficient in the regeneration of particle traps to use. Cordierite has a relatively small loss factor the conventional Magnetron microwave frequency of 2.45 GHz and changes slightly with that Temperature. Consequently, cordierite particle traps tend to fall for falling Microwaves practically transparent to be. The present invention includes materials with relative high loss factors applied to the inner surfaces of a particle trap are. The coating materials have a loss factor that changes with temperature, to unwanted static name is and remove cold area in the particle trap. Since the Material loss factor changes with temperature, the mode pattern also changes in the microwave cavities the particle trap, causing a mode swirl caused by itself (SMS) is generated.

Die vorliegende Erfindung enthält Materialien mit SMS-Eigenschaften, die auch Bedingungen für ein thermisches Durchgehen bzw. Fortlaufen vermeiden. Dies wird durch Materialien erreicht, die einen anfänglichen Anstieg im Verlustfaktor bis zu einer kritischen Temperatur (der Curie-Temperatur) zeigen, gefolgt von einer starken Abnahme im Verlustfaktor über der Curie-Temperatur. Materialien, welche diese Eigenschaften aufweisen, umfassen ferroelektrische und/oder ferro- oder ferrimagnetische Oxide. Diese Materialien umfassen Zusammensetzungen, die einen anfänglich hohen Verlustfaktor haben, der bis zu der Curie-Temperatur steigt. Über der Curie-Temperatur nimmt der Verlustfaktor auf Grund der Unfähigkeit der Mikrowellen, entweder elektrische oder magnetische Polarisierungen in dem Material herbeizuführen, stark ab. Das bevorzugte Material weist einen relativ hohen spezifischen elektrischen Widerstand bei Curie-Temperatur auf.The present invention includes materials with SMS properties that also avoid thermal runaway conditions. This is accomplished by materials that show an initial increase in loss factor up to a critical temperature (the Curie temperature), followed by a sharp decrease in loss factor above the Curie temperature. Materials that have these properties include ferroelectric and / or ferro- or ferrimagnetic oxides. These materials include compositions that have an initial high dissipation factor that increases up to the Curie temperature. Above the Curie temperature, the dissipation factor increases greatly due to the inability of the microwaves to cause either electrical or magnetic polarization in the material from. The preferred material has a relatively high electrical resistivity at Curie temperature.

Kurzbeschreibung der ZeichnungenSummary of the drawings

1 ist eine schematische Zeichnung einer monolithischen Wandströmungs-Partikelfalle; 1 Figure 3 is a schematic drawing of a monolithic wall flow particle trap;

2 ist eine schematische Zeichnung des Mikrowellen-Regenerationssystems der vorliegenden Erfindung; und 2 Figure 3 is a schematic drawing of the microwave regeneration system of the present invention; and

3a und 3b sind Kurven, welche die anfängliche Permeabilität gegenüber der Temperatur zeigen. 3a and 3b are curves that show the initial permeability versus temperature demonstrate.

1 ist eine schematische Zeichnung einer typischen monolithischen Wandströmungs-Partikelfalle 10, einer "Partikelfalle", die in Dieselanwendungen verwendet wird. Die Partikelfalle 10 enthält abwechselnd geschlossene Zellen/Kanäle 14 und offene Zellen/Kanäle 12. Abgase, wie jene, die von einem Dieselmotor erzeugt werden, treten in die geschlossenen Endkanäle 14 ein, lagern Partikelsubstanz 16 ab und treten durch die offenen Kanäle 12 aus. Die Wände 20 der Partikelfalle sind vorzugsweise aus einer porösen keramischen Wabenwand aus Cordieritmaterial gebildet, wobei aber jedes keramische Wabenmaterial im Umfang der vorliegenden Erfindung in Betracht gezogen wird. Die Wände 20 der Partikelfallen in der bevorzugten Ausführungsform sind mit Materialien 21 beschichtet, die SMS-Eigenschaften und einen sinkenden Verlustfaktor über der Curie-Temperatur aufweisen. In anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können SMS-Materialien als Wände oder Endstopfen in der Partikelfalle 10 gebildet sein. Zu SMS-Materialien zählen, ohne darauf beschränkt zu sein, magnetische Ferrite mit der allgemeinen Formel M2+O·Fe2 3+O3, wobei M2+ ein divalentes Kation wie Fe2+, Ni2+, Zn2+, Cu2+, Mg2+ oder eine Kombination ist; andere magnetische Oxide, umfassend Seltenerdgranate, Orthoferrite, hexagonale Ferrite und Ilmenite; und andere magnetische Materialien, die eine relativ große Abnahme in der magnetischen Permeabilität (μ) und dem Verlustfaktor (tan δm) aufweisen, wenn sie durch ihre Curie-Temperatur gehen. Ein Beispiel für Materialien mit SMS-Eigenschaften ist in 3a und 3b dargestellt, wo die anfänglichen Permeabilitäten von zwei verschiedenen Ni-Zn Feritten als Funktion der Temperatur eingezeichnet sind. 1 Figure 3 is a schematic drawing of a typical monolithic wall flow particle trap 10 , a "particle trap" used in diesel applications. The particle trap 10 contains alternately closed cells / channels 14 and open cells / channels 12 , Exhaust gases, such as those generated by a diesel engine, enter the closed end channels 14 store particle substance 16 and step through the open channels 12 out. The walls 20 the particle trap are preferably formed from a porous ceramic honeycomb wall made of cordierite material, but any ceramic honeycomb material is contemplated within the scope of the present invention. The walls 20 the particle traps in the preferred embodiment are with materials 21 coated, which have SMS properties and a sinking loss factor above the Curie temperature. In other embodiments of the present invention, SMS materials can be used as walls or end plugs in the particle trap 10 be educated. SMS materials include, but are not limited to, magnetic ferrites with the general formula M 2+ O · Fe 2 3+ O 3 , where M 2+ is a divalent cation such as Fe 2+ , Ni 2+ , Zn 2+ , Is Cu 2+ , Mg 2+ or a combination; other magnetic oxides including rare earth grenades, orthoferrites, hexagonal ferrites and ilmenites; and other magnetic materials that have a relatively large decrease in magnetic permeability (μ) and dissipation factor (tan δm) when going through their Curie temperature. An example of materials with SMS properties is in 3a and 3b where the initial permeabilities of two different Ni-Zn yields are plotted as a function of temperature.

Wie in 3 dargestellt, kann die Curie-Temperatur abhängig von der gewählten Zusammensetzung des Materials, das zur Beschichtung der Partikelfalle 10 verwendet und Mikrowellen ausgesetzt wird, stark schwanken. Die Curie-Temperaturen für Ferritpulver liegen für gewöhnlich im Bereich von 120 bis 600° Celsius. Ebenso haben herkömmliche ferroelektrische Materialien mit analogen Eigenschaften der Permittivität und des dielektrischen Verlustfaktors Curie-Temperaturen im Bereich von 130 bis 1200° Celsius. Zu ferroelektrischen Materialien zählen Oxide der Formel ABO3, wobei A Ba2+, Pb2+, La3+, K+, oder Li+ sein kann und B Ti4+, Zr4+, Nb5+, Ta5+ oder eine Kombination sein kann.As in 3 shown, the Curie temperature may depend on the chosen composition of the material used to coat the particle trap 10 used and exposed to microwaves, fluctuate widely. The Curie temperatures for ferrite powder are usually in the range of 120 to 600 ° Celsius. Conventional ferroelectric materials with analog properties of permittivity and dielectric loss factor also have Curie temperatures in the range from 130 to 1200 ° Celsius. Ferroelectric materials include oxides of the formula ABO 3 , where A can be Ba 2+ , Pb 2+ , La 3+ , K + , or Li + and B Ti 4+ , Zr 4+ , Nb 5+ , Ta 5+ or can be a combination.

Durch die Wahl eines Partikelfallenmaterials oder einer Materialbeschichtung mit der -richtigen Curie-Temperatur und dem richtigen spezifischen Widerstand und durch selektive Beschichtung der Probe (abgestufte Dicke, Hybridbeschichtung) kann eine gleichförmige Erwärmung einer Probe mit leistungsarmen Mikrowellen (≤ 1 kW) auf jede Zieltemperatur in einer Partikelfalle 10 erreicht werden.By choosing a particle trap material or a material coating with the correct Curie temperature and the correct specific resistance and by selective coating of the sample (graded thickness, hybrid coating), a uniform heating of a sample with low-power microwaves (≤ 1 kW) to any target temperature in a particle trap 10 can be achieved.

2 ist eine schematische Zeichnung einer bevorzugten Ausführungsform des Mikrowellensystems 22 der vorliegenden Erfindung. Das System 22 enthält die Partikelfalle 10 mit Endstopfen 24, die in dem Abgasstrom eines Dieselmotors angeordnet ist. Die Partikelfalle 10 enthält ein SMS-Mikrowellen absorbierendes Material 21, wie die zuvor Beschriebenen, das so aufgetragen und gestaltet ist, dass es Mikrowellen an ausgewählten Stellen in der Partikelfalle 10 absorbiert. Eine Mikrowellenleistungsquelle 26 und eine Mikrowellenantenne 28 sind betriebsbereit an einen Wellenleiter 30 und einen fakultativen Fokusring 32 gekoppelt, um die Mikrowellen zu dem Mikrowellen absorbierenden Material 21 zu lenken. In anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist die Mikrowellenantenne 28 direkt an das Gehäuse der Partikelfalle 10 gekop pelt. Das Mikrowellen absorbierende Material 21 erzeugt Wärme als Reaktion auf einfallende Mikrowellen, um das Verbrennen von Partikeln in der Partikelfalle 10 einzuleiten. Die Temperatur der Partikelfalle 10 kann durch die Eigenschaften und Position der Mikrowellen absorbierenden Materialien 21 und durch Steuern der Anwendung der Mikrowellenenergie reguliert werden. 2 is a schematic drawing of a preferred embodiment of the microwave system 22 of the present invention. The system 22 contains the particle trap 10 with end plugs 24 which is arranged in the exhaust gas stream of a diesel engine. The particle trap 10 contains an SMS microwave absorbing material 21 , like the ones previously described, which is applied and designed to microwave at selected locations in the particle trap 10 absorbed. A microwave power source 26 and a microwave antenna 28 are ready for use on a waveguide 30 and an optional focus ring 32 coupled to the microwaves to the microwave absorbing material 21 to steer. In other embodiments of the present invention, the microwave antenna 28 directly to the housing of the particle trap 10 coupled. The microwave absorbing material 21 generates heat in response to incident microwaves to help burn particles in the particle trap 10 initiate. The temperature of the particle trap 10 can by the properties and position of the microwave absorbing materials 21 and regulated by controlling the application of microwave energy.

Die Erfindung betrifft zusammengefasst ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Einleiten einer Regenerierung in einer Partikelfalle, umfassend die Schritte des Anordnens eines Mikrowellen absorbierenden Materials mit selbst bewirkter Modenverwirbelung in der Partikelfalle in Bereichen, in welchen sich Partikel ansammeln, Erzeugen von Mikrowellen, Absorbieren von Mikrowellen mit dem Mikrowellen absorbierenden Material und Steuern der Mikrowellen, um eine Verbrennung von Partikeln einzuleiten. The invention relates in summary a method and an apparatus for initiating a regeneration in a particle trap, comprising the steps of arranging a Microwave absorbing material with self-induced mode swirling in the particle trap in areas where particles accumulate, Generation of microwaves, absorption of microwaves with the microwave absorbing Material and control of the microwaves to prevent particle combustion initiate.

Claims (15)

Partikelfilter für einen Verbrennungsmotor, umfassend: ein im Wesentlichen Mikrowellen durchlässiges Material, das die Struktur des Partikelfilters bildet; und Mikrowellen absorbierende Materialien, die an die Mikrowellen durchlässigen Materialien gekoppelt sind, wobei die Mikrowellen absorbierenden Materialien eine Curie-Temperaturschwelle aufweisen, um die Mikrowellen zu absorbieren und Wärme zum Verbrennen der Partikel zu erzeugen.Particle filter for an internal combustion engine comprising: an essentially microwaves permeable Material that forms the structure of the particulate filter; and microwave absorbent materials attached to the microwave permeable materials are coupled, the microwave absorbing materials have a Curie temperature threshold to absorb the microwaves and warmth to generate the particles. Partikelfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Mikrowellen absorbierende Material ein Ferrit ist.Particle filter according to claim 1, characterized in that the microwave absorbing material is a ferrite. Partikelfilter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Mikrowellen absorbierende Material ein ferroelektrisches Oxid ist.Particle filter according to claim 1 or 2, characterized in that that the microwave absorbing material is a ferroelectric Is oxide. Partikelfilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Mikrowellen absorbierende Material auf die Innenstruktur des Partikelfilters aufgetragen ist.Particulate filter according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the microwave absorbing material the internal structure of the particle filter is applied. Partikelfilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Mikrowellen absorbierende Material irgendein magnetisches Material ist.Particulate filter according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the microwave absorbing material is any is magnetic material. Partikelfilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikelfalle aus Cordierit besteht.Particulate filter according to one of the preceding claims, characterized characterized that the particle trap consists of cordierite. Partikelfilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikelfalle aus einem keramischen Material besteht, das im Wesentlichen für Mikrowellen durchlässig ist.Particulate filter according to one of the preceding claims, characterized characterized that the particle trap made of a ceramic material which is essentially for Microwave permeable is. Verfahren zum Regenerieren einer Partikelfalle, umfassend: Erzeugen einer Mikrowellenstrahlung; Bereitstellen eines Mikrowellen absorbierenden Materials mit selbst bewirkter Modenverwirbelung in den Partikelfallen; und Absorbieren von Mikrowellen mit dem Mikrowezllenmaterial mit selbst bewirkter Modenverwirbelungs- zur Erzeugung von Wärme, um Partikel in der Partikelfalle zu verbrennen.A method of regenerating a particle trap, comprising: Produce a microwave radiation; Provide a microwave absorbent material with self-induced mode swirling in the particle traps; and Absorbing microwaves with the microwave material with self-generated mode swirling Generation of heat, to burn particles in the particle trap. Verfahren nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch den Schritt des Auftragens des Mikrowellen absorbierenden Materials an Wänden der Partikelfalle.A method according to claim 8, characterized by the step the application of the microwave absorbing material to the walls of the Particulate trap. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, gekennzeichnet durch den Schritt des Auftragens des Mikrowellen absorbierenden Materials auf die Endstopfen der Partikelfalle.A method according to claim 8 or 9, characterized by the step the application of the microwave absorbing material to the Particle trap end plug. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, gekennzeichnet durch den Schritt der Temperatursteuerung der Partikelfalle durch Steuerung der Mikrowellenstrahlung.Method according to one of claims 8 to 10, characterized through the step of controlling the temperature of the particle trap Control of microwave radiation. System zum Entfernen von Partikeln in einer Partikelfalle, umfassend: eine Mikrowellenleistungsquelle; eine Mikrowellenantenne, die an die Leistungsquelle zum Erzeugen von Mikrowellen gekoppelt ist; einen Mikrowellenwellenleiter, der betriebsbereit an die Mikrowellenantenne zum Leiten der Mikrowellen gekoppelt ist; und Mikrowellen absorbierendes Material mit einer Curie-Temperatur, das in der Partikelfalle angeordnet ist, wobei die Mikrowellen auf das Mikrowellen absorbierende Material auftreffen, um Wärme zum Verbrennen von Partikeln, die sich in der Partikelfalle befinden, zu erzeugen.A system for removing particles in a particle trap, comprising: a Microwave power source; a microwave antenna on the power source is coupled to generate microwaves; one Microwave waveguide that is ready for use on the microwave antenna coupled to guide the microwaves; and Microwave absorbing Material with a Curie temperature located in the particle trap wherein the microwaves onto the microwave absorbing material hit to heat for burning particles that are in the particle trap, to create. System nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch einen Dieselmotor, der an die Partikelfalle gekoppelt ist, wobei sich das Dieselabgas durch die Partikelfalle bewegt.System according to claim 12, characterized by a diesel engine, which is coupled to the particle trap, whereby the diesel exhaust moved by the particle trap. Verfahren zum Einleiten einer Regenerierung in einer Partikelfalle, umfassend die folgenden Schritte: Anordnen von Mikrowellen absorbierendem Material mit selbst bewirkter Modenverwirbelung in der Partikelfalle in Bereichen, in welchen sich Partikel ansammeln; Erzeugen von Mikrowellen; Absorbieren von Mikrowellen mit dem Mikrowellen absorbierenden Material; und Steuern der Mikrowellen, um eine Verbrennung von Partikeln einzuleiten.Process for initiating regeneration in a particle trap, comprising the following steps: Arranging microwaves absorbent material with self-induced mode swirling in the particle trap in areas where particles accumulate; Produce of microwaves; Absorb microwaves with the microwave absorbing Material; and Control the microwaves to prevent combustion of particles. Partikelfilter für einen Verbrennungsmotor, umfassend: ein Gehäuse, das Kanäle in dem Partikelfilter bildet; und Mikrowellen absorbierende Materialien mit selbst bewirkter Modenverwirbelung, die an Wände der Kanäle gekoppelt sind, um die Mikrowellen zu absorbieren und Wärme zum Verbrennen von Partikeln zu erzeugen.Particle filter for an internal combustion engine comprising: a housing that channels in the Particle filter forms; and Microwave absorbing materials with self-induced mode swirl coupled to walls of the channels around the microwaves to absorb and heat to generate particles.
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